SISTEMAS TODO AGUA 16/11/2015 SISTEMAS TODO AGUA

Transcripción

1 SISTEMAS TODO AGUA SISTEMAS TODO AGUA En los procedimientos de climatización todo agua, este es el fluido primario que se prepara y distribuye hacia los elementos terminales de la instalación. Los sistemas típicos todo agua son los denominados de ventiloconvectores (o fancoils). Sin embargo algunos autores adicionan otros procedimientos de tratamiento localizado, los cuales no constituyen propiamente un sistema de climatización, por lo que no serán tratados en este capítulo. E. TORRELLA 1 E. TORRELLA 2 Clasificación A dostubos Sin elementos auxiliares Con equipo frigorífico auxiliar Con recalentamiento eléctrico incorporado A trestubos A cuatro tubos VENTILOCONVECTORES A DOS TUBOS E. TORRELLA 3 E. TORRELLA 4 1

2 FAN-COILS A DOS TUBOS FAN-COILS A DOS TUBOS En estas instalaciones se prepara un caudal de agua fría (o caliente), que se distribuye a través de una red de tuberías hasta un equipo terminal instalado en el local a acondicionar. Este equipo está constituido básicamente por un intercambiador de calor y un ventilador que fuerza el paso de aire de impulsión para favorecer el proceso de termotransferencia. Las instalaciones a dos tubos son las de montaje de menor coste, en el que evidentemente todos los equipos terminales de una zona reciben o bien agua caliente, o bien agua fría. Este tipo de disposición puede acarrear problemas de descompensación en los periodos interestacionales, ya que en esos periodos pueden coexistir locales que necesiten enfriamiento mientras que otros demanden calefacción. Este problema puede obligar a la disposición de elementos accesorios al ventiloconvector, tales como grupos frigoríficos auxiliares o resistencias eléctricas de apoyo. Esta instalación no asegura por si misma un grado de renovación de aire de los locales, para conseguir este objetivo es necesario disponer bien de una apertura en la parte posterior del equipo (en comunicación con el exterior), o bien incluir una red de conductos auxiliar que proporcione el suministro de aire nuevo, pero en este último caso el sistema pasaría a ser del tipo aire-agua E. TORRELLA 5 E. TORRELLA 6 MEJORAS ENERGETICAS RENOVACIÓN DE AIRE Es el sistema más sencillo, con el problemade falta de flexibilidad en los periodos interestacionales, ya que la preparación es únicamente o de agua caliente o de agua fría y no simultáneamente, por lo que a determinadas temperaturas (típicamente del orden de los 15ºC) no se podrá producir el necesario ajuste de cargas/aportes térmicos cuando diferentes locales presenten simultáneamente cargas de frío y de calor. No obstante, existen algunas mejoras que pueden paliar el problema, tales como: Zonificación, es decir, el agrupamiento de locales en zonas que presenten cargas similares, y la disposición de una central de preparación de agua fría y caliente para cada zona. Estimar la temperatura exterior de conmutación, que corresponde al pasa de suministro de agua caliente a fría y viceversa, dotando al sistema central de preparación de agua de un control automático con un sensor de temperatura de aire exterior. Esta solución presenta inconvenientes cuando la temperatura de conmutación es muy diferente para las distintas zonas del edificio. E. TORRELLA 7 E. TORRELLA 8 2

3 VISTA INTERNA FAN-COIL DE TECHO E. TORRELLA 9 E. TORRELLA 10 FAN-COIL DE SUELO ELEMENTOS DE UN FAN-COIL La composición de un ventiloconvector o fan-coil conlleva las siguientes unidades: Una carcasa exterior en la que se encuentran los canales de impulsión de aire tratado, un canal de recirculación de toma de aire del local, opcionalmente un canal de toma de aire exterior que posibilita la renovación, y los pasos de conexión del circuito hidráulico del fluido primario. Un filtro en la aspiración del ventilador que controla la pureza del aire de impulsión. Un grupo de ventiladores movidos por una motor eléctrico también dispuesto en el interior de la carcasa. Una o dos baterías de tratamiento (frío/calor) del aire de mezcla, es decir de la unión de las corrientes de recirculación y aire nuevo procedente del exterior (si existiese). E. TORRELLA 11 E. TORRELLA 12 3

4 ELEMENTOS DE UN FAN-COIL REGULACION La regulación de este elemento se realiza en base a un termostato situado bien en el interior del aparato, sobre la toma de aire recirculado del local, o bien sobre el ambiente del local al que sirve el equipo. El órgano de regulación puede actuar sobre las siguientes variables: El caudal de agua (fría o caliente) aportada a las baterías, controlado mediante la válvula de regulación que puede existir generalmente a la salida del ventiloconvector. Las válvulas además pueden ser de los siguientes tipos: De tres vías. En este caso el caudal de agua sobrante que no pasa por la batería es desviado por la propia válvula a la tubería de retorno. De dos vías. En este caso la válvula simplemente estrangula el paso de agua, con lo que normalmente la instalación de tuberías de agua precisa de bombas de velocidad variable o sistema de regulación de caudal de agua. Sobre la velocidad de rotación del ventilador, lo que se traduce en un funcionamiento tipo todo-nada, o escalonado sobre las tres velocidades que hay en los motores de los fan-coils. Este tipo de regulación exige termostato con sensor en local, puesto que si está en el interior, al parar la temperatura no solo no es la del ambiente, sino que influido por la temperatura de la batería el termostato puede no volver a dejararrancar. Este control sobre velocidad es el más popular por económico, ya que no precisa la instalación de válvulas de controldecaudaldeagua. E. TORRELLA 13 E. TORRELLA 14 CARACTERISTICAS DE FAN COILS Por lo que respecta a las características de estos elementos terminales, podemos decir que estas se mueven dentro de los rangos siguientes: Potencias caloríficas comprendidas entre y Kcal/h Potencias frigoríficas comprendidas entre 500 y Kcal/h Caudales de impulsión en el rango de 150 a m3/h. CON EQUIPO DE FRIO AUXILIAR En este caso se integra, dentro de la carcasa del ventiloconvector, un equipo de producción de frío, o también podría decirse que se trata de un equipo frigorífico autónomo de condensación por agua, en el que se integra una batería de calefacción por agua caliente. Las fases de funcionamiento del sistema global son: En periodo invernal, la batería caliente recibe agua a alta temperatura y hace trabajar la unidad en modo de calefacción. En periodo de verano, es el grupo frigorífico el que proporciona la potencia de enfriamiento. El agua fría que alcanza al elemento terminal toma el papel de agente de condensación del grupo frigorífico. En los periodos intermedios, el agua caliente a "baja" temperatura (unos 40ºC) que proviene de la central, permite alimentar a las bateríascalientesdeloslocalesenlosqueesteaporteseanecesario, mientras que por su parte en los locales que precisen enfriamiento, este se logra a partir de los grupos frigoríficos existentes, lográndose la condensación del mismo, a pesar del nivel térmico, con el agua caliente que viene de la central. E. TORRELLA 15 E. TORRELLA 16 4

5 CON BATERIA ELECTRICA La presencia de una resistencia eléctrica de calentamiento, integrada en el ventiloconvector, permite dos tipos de funcionamiento: Calentamiento mediante la resistencia eléctrica tanto en invierno como en periodos interestacionales, y enfriamiento en verano con el aporte de agua fría a su batería. Esta forma de trabajo es la solución puramente eléctrica en calefacción. Calentamiento mediante la resistencia eléctrica únicamente en los periodos interestacionales o de demanda simultánea de frío y calor, en el invierno la batería de agua recibirá agua caliente para calefacción, y en el verano recibirá agua fría para la refrigeración. Esta segunda posibilidad es la más económica desde el punto de vista de mantenimiento, y la de uso más frecuente, puesto que la calefacción eléctrica solo interviene un reducido espacio de tiempo, siendo su puesta en marcha comandada por termostato ambiente, el cual a su vez completa el cierre de la válvula de paso a la batería de servicio. VENTILOCONVECTORES A TRES TUBOS E. TORRELLA 17 E. TORRELLA 18 FAN COIL A TRES TUBOS FAN COIL A TRES TUBOS Este sistema dispone de dos tubos de ida para el agua caliente y fría y un tercero de retorno común. Con esta configuración se asegura un servicio permanente y flexible en cualquier época del año. Al lado de las ventajas apuntadas, tales como la de un servicio contínuo a voluntad, bien de agua caliente o fría en cualquier ventiloconvector del circuito (zonificación innecesaria), se observa como inconveniente principal la fuerte pérdida energética que supone el hecho de disponer de un único retorno con mezcla de corrientes fría y caliente de salida. E. TORRELLA 19 E. TORRELLA 20 5

6 CONTROL Adaptación del caudal de agua caliente o fría a las necesidades de los ventiloconvectores, mediante termostato ambiente que se ocupará de abrir o cerrar las válvulas de agua fría y caliente del ventiloconvector. Una zonificación de retornos comunes, tendente a evitar que el retorno de las unidades terminalesencalefacción alcance a la fuente de preparación de agua fría. Una disposición similar debe seguirse con el retorno de agua fría para que no se dirija a la central de tratamiento de agua caliente. Un eventual aprovechamiento del calor de condensación del grupo frigorífico, mediante la utilización de unidades enfriadoras de recuperación de calor. SECUENCIA DE TRABAJO En invierno, la mayoría de los elementos terminales precisan un aporte de agua caliente, excepto aquellos que disponen de fuertes cargas internas (áreas centrales), agua caliente que suministra la central de preparación. La eventual producción de agua fría se consigue, o bien por puesta en marcha del grupo frigorífico de la central en caso de gran demanda, o bien por aporte de agua de la torre de refrigeración en caso de existir dicho equipo. En verano, las necesidades de agua caliente son nulas, y únicamente se encuentra en funcionamiento el grupo de producción de frío. En periodos interestacionales, la instalación puede aprovechar, si dispone de ello, los sistemas de recuperación de calor en las enfriadoras para la producción de agua caliente, mientras estos equipos están produciendo agua fría para los elementos terminales que la demandan. E. TORRELLA 21 E. TORRELLA 22 FAN COIL A CUATRO TUBOS VENTILOCONVECTORES A CUATRO TUBOS E. TORRELLA 23 Estas instalaciones presentan como diferencia con las anteriores, un retorno diferenciado de las corrientes de agua fría y caliente, de esta forma se soslaya el inconveniente del mezclado que tenía lugar, en caso de trabajar con tres tubos, lo que indudablemente supone una mejora energética y unos menores costes de explotación. Sin embargo a esta ventaja se contraponen unos mayores costes de inversión, al tener cuatro tuberías, dos válvulas por batería, dos vasos de expansión, y en general todos los elementos de la instalación de agua duplicados. E. TORRELLA 24 6

7 FAN COIL A CUATRO TUBOS CONTROL Dos válvulas de control de paso de agua que pueden ser de tres o dos vías, proporcionales o bien todo-nada, una de ellas para el agua fría y la otra para el agua caliente, situadas respectivamente en la tubería de retorno del agua fría y en la tubería de retorno del agua caliente. Un termostato ambiente o de retorno de aire al fan-coil, que gobierna la apertura y cierre de las válvulas de control de paso de agua, para dar calefacción o refrigeración en función de las necesidades del local acondicionado. En el caso de ser un termostato con sensor en el retorno de aire, se condiciona a que el ventilador esté continuamente en marcha para que el funcionamiento sea correcto, ya que en caso contrario, al aparar el ventilador el sensor en el retorno deja de detectar la temperatura real de la habitación y el termostato no vuelve a arrancar el equipo. E. TORRELLA 25 E. TORRELLA 26 7